JP2001054925A - 射出成形方法、及び、射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 型内圧力の異常な上昇を簡易かつ確実に防止
可能であり、かつ、金型の破損といったようなトラブル
を未然に回避できる射出成形方法及び射出成形装置の提
供。 【解決手段】 射出成形装置１を用いて射出成形を行う
場合、速度波形パターンに基づいた定常充填工程の間
は、型内圧力Ｐｃの変化量と射出圧力Ｐｈの変化量との
比Ｋｔが所定範囲から逸脱して基準変動速度比Ｋｅを下
回った際に、また、圧力波形パターンに基づいた型内圧
制御工程の間は、型内圧力Ｐｃが所定の型内圧下限値Ｐ
ｅを下回った際に、それぞれ、型内圧センサの異常とみ
なして射出ユニット５を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形方法及び
射出成形装置に関し、特に、射出成形の際、金型のキャ
ビティ内における型内圧力を検出する射出成形方法及び
射出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野に属する技術とし
ては、特公平４−２４２０号公報によって開示されたも
のが知られている。当該公報によって開示された射出成
形方法は、金型のキャビティ内における溶融樹脂の圧
力、すなわち、型内圧力を検出するための型内圧センサ
（圧力センサ及び圧力検出器）を備えた射出成形装置を
用いるものである。この射出成形方法では、充填工程と
保圧工程とに対して、型内圧力の最適な変動条件として
の基準波形パターンが予め定められる。そして、型内圧
センサによって検出された型内圧力と基準波形パターン
とを比較し、その偏差が許容範囲を逸脱した回数に基づ
いて各工程における成形状況の良否を監視する。

【０００３】一方、近年では、射出成形によって得られ
る樹脂製品をより薄肉化することが求められており、更
には、射出成形によって幅広の樹脂製品や、突出部、湾
曲部等を含む複雑な形状をもった樹脂製品を製造するこ
とが求められている。そして、この種の製品を射出成形
によって製造する際には、樹脂製品にウェルドマーク等
や、歪み、反り、波うちといった変形が生じてしまうこ
とを防止しなければならない。このためには、できるだ
け溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化すること
により、圧力損失を増大させると共に樹脂注入の妨げと
なるスキン層の生成を低減させ、キャビティ内の圧力分
布を均一に維持する必要がある。

【０００４】このように、溶融樹脂を高速で射出可能で
あると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持し得る
射出成形方法としては、キャビティ内の型内圧力を検出
し、検出した型内圧力が所定の圧力波形パターンと一致
するように射出ユニットの射出圧力（油圧力）をフィー
ドバック制御する手法が知られている。この場合も、金
型に対しては、キャビティ内における溶融樹脂の圧力
（型内圧力）を検出するための型内圧センサが配置され
る。かかる手法によれば、型内圧力の極端な上昇や変動
を抑制可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、特公平４−２
４２０号公報に記載の射出成形方法を適用した際には、
キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧センサに異常
が発生してしまうおそれが存在している。この場合、充
填工程等における成形状態の良否を監視不能になるだけ
ではなく、型内圧力を検出不能な状況下で、型内圧力が
異常に上昇してしまい、金型を破損させてしまうといっ
たような事態も起こり得る。しかしながら、当該方法に
おいては、型内圧センサの異常を検知するための対策は
おろか、型内圧力の異常な上昇を防止する対策も施され
てはいない。

【０００６】同様に、型内圧力が所定の圧力波形パター
ンと一致するように射出圧力をフィードバック制御する
方法を適用した際にも、型内圧センサに断線等の故障が
発生するおそれがある。このような場合、型内圧センサ
から射出ユニットを制御する制御装置に送出される信号
には、型内圧力が著しく低下した旨が示されることにな
るので、当該制御装置は、型内圧力を急速に回復させる
べく、射出圧力が増大するように射出ユニットを制御す
る。この結果、キャビティ内の型内圧力は急速に上昇す
るが、型内圧力が極端に上昇してしまうと、金型が破損
したり、キャビティ内から溶融樹脂が漏洩したりすると
いったトラブルを招くおそれがある。

【０００７】そこで、本発明は、型内圧力の異常な上昇
を簡易かつ確実に防止可能であり、かつ、金型の破損と
いったようなトラブルを未然に回避できる射出成形方法
及び射出成形装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による射出成形方法は、射出スクリュを含む射出ユニッ
トから金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能で
あると共に、キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧
センサをもった射出成形装置を用いて所望の成形品を製
造する射出成形方法において、キャビティ内への樹脂注
入を開始してから型内圧力が所定値に達するまでの間、
射出スクリュの前進速度が予め定めた速度波形パターン
に一致するように射出ユニットの射出圧力を制御しなが
らキャビティ内に溶融樹脂を充填する定常充填工程と、
型内圧力が所定値に達した後に、型内圧力が予め定めた
圧力波形パターンに一致するように射出ユニットの射出
圧力を制御する型内圧制御工程とを含み、定常充填工程
の間は、型内圧力の変化量と射出圧力の変化量との比が
所定範囲から逸脱した際に、型内圧制御工程の間は、型
内圧力が所定の型内圧下限値を下回った際に、それぞ
れ、型内圧センサの異常とみなして射出ユニットを停止
させることを特徴とする。

【０００９】この射出成形方法では、射出成形に先立っ
て、射出スクリュの前進速度の変動条件として用いられ
る速度波形パターンと、型内圧力の変動条件として用い
られる圧力波形パターンとを予め定めておく。そして、
キャビティ内への樹脂注入を開始してから型内圧力が所
定値に達するまでの間は、射出スクリュの前進速度が当
該速度波形パターンに一致するように射出ユニットの射
出圧力を制御する（定常充填工程）。これにより、キャ
ビティ内に溶融樹脂が充填され、射出ユニットの射出圧
力が上昇すると、これに伴って、キャビティ内の型内圧
力（溶融樹脂の圧力）も上昇する。

【００１０】型内圧力が所定値に達した後には、型内圧
力が予め定めた圧力波形パターンに一致するように射出
ユニットの射出圧力を制御する（型内圧制御工程）。こ
れにより、いわゆるサージ圧力の発生を低減可能とな
り、バリや波うちの原因となるオーバーシュート現象を
防止でき、溶融樹脂を高速で射出することが可能とな
る。また、溶融樹脂を高速で射出することにより、型内
圧力を全体的に低下させると共にキャビティ内の圧力分
布を均一に維持することができるので、樹脂製品にウェ
ルドマークや反り等が生じるのを防止可能となる。

【００１１】一方、このような射出成形方法を適用した
場合、定常充填工程及び型内圧制御工程の間に、キャビ
ティ内の型内圧力を検出する型内圧センサに断線等の故
障が発生するおそれがある。この場合、型内圧センサか
ら送出される信号には、型内圧力が著しく低下した旨が
示されることになるので、型内圧力を急速に回復させる
べく、射出ユニットの射出圧力が高められてしまう。こ
の結果、キャビティ内の型内圧力は急速に上昇するが、
型内圧力が極端に上昇してしまうと、金型が破損した
り、キャビティ内から溶融樹脂が漏洩したりするといっ
たトラブルを招くおそれがある。

【００１２】これを踏まえて、この射出成形方法では、
定常充填工程、すなわち、速度波形パターンに基づいて
射出圧力を制御する間は、型内圧力の変化量（変動速
度）と射出圧力の変化量（変動速度）との比が所定範囲
から逸脱した際に、型内圧センサの異常とみなして射出
ユニットを停止させる。また、型内圧制御工程、すなわ
ち、圧力波形パターンに基づいて射出圧力を制御する間
は、型内圧力が所定の型内圧下限値を下回った際に、型
内圧センサの異常とみなして射出ユニットを停止させ
る。

【００１３】ここで、定常充填工程の間は、射出圧力が
上昇すれば、必然的に型内圧力（溶融樹脂の圧力）も上
昇し、射出圧力と型内圧力との間には、金型（キャビテ
ィ）の形状、樹脂材料の種類・温度、射出速度等に依存
する相関関係が成立する。このため、射出成形装置が正
常に作動していれば、型内圧力の変化量と射出圧力の変
化量との比も、速度波形パターン等に基づく適性な範囲
内に収まることになる。従って、型内圧力の変化量と射
出圧力の変化量との比が本来あるべき範囲から逸脱して
いるか否かを監視すれば、射出圧力が未だ高くなってい
ないことに起因して型内圧力が低い場合と、射出ユニッ
ト自体は正常に機能しているにも拘わらず型内圧センサ
の故障等に起因して型内圧力が低いと認識された場合と
を区別可能となる。これにより、定常充填工程中に、型
内圧センサの故障等に起因する型内圧力の異常な上昇を
確実に防止可能となる。

【００１４】一方、成形工程が、定常充填工程から型内
圧制御工程に移行した後は、射出圧力と型内圧力との間
に存在していた相関関係が成立しなくなるが、型内圧制
御工程の間は、型内圧力は十分に上昇しており、かつ、
比較的安定に推移する。これに対して、型内圧センサに
故障等が発生すれば、型内圧センサから送出される信号
には、型内圧力が著しく低下した旨が示されることにな
る。従って、型内圧制御工程の間は、型内圧力の変化を
監視することにより、射出ユニット自体は正常に機能し
ているにも拘わらず型内圧センサの故障等に起因して型
内圧力が低いと認識される事態を判別可能となる。これ
により、型内圧制御工程中に、型内圧センサの故障等に
起因する型内圧力の異常な上昇を確実に防止可能とな
る。このように、本発明の射出成形方法によれば、射出
成形中における型内圧力の異常な上昇を簡易かつ確実に
防止可能となり、かつ、金型の破損といったようなトラ
ブルを未然に回避することができる。

【００１５】また、射出スクリュに対して予め定められ
る最大前進位置よりも更に前方にスクリュ前進限界位置
を定めておき、射出スクリュがスクリュ前進限界位置ま
で達した際には、射出ユニットを停止させると好まし
い。

【００１６】このような手法を採用すれば、射出スクリ
ュは、予め定められたスクリュ前進限界位置を超えて前
進することはなく、射出成形中における型内圧力の異常
な上昇を極めて確実に防止可能となり、かつ、金型の破
損といったようなトラブルを未然に回避することができ
る。

【００１７】請求項３に記載の本発明による射出成形装
置は、射出スクリュを含む射出ユニットから金型のキャ
ビティ内に溶融樹脂を射出注入して所望の成形品を製造
可能な射出成形装置において、キャビティ内の型内圧力
を検出する型内圧検出手段と、射出ユニットの射出圧力
を検出する射出圧検出手段と、射出スクリュの移動量を
検出するスクリュ移動量検出手段と、射出スクリュの前
進速度の変動条件として予め定められた速度波形パター
ンと、型内圧力の変動条件として予め定められた圧力波
形パターンとを記憶する波形パターン記憶手段と、型内
圧検出手段の検出値と射出圧検出手段の検出値とに基づ
いて、型内圧力の変化量と射出圧力の変化量との比を演
算する演算手段と、キャビティ内への樹脂注入を開始し
てから型内圧力が所定値に達するまでの間、スクリュ移
動量検出手段の検出値に基づいて、射出スクリュの前進
速度が速度波形パターンに一致するように射出圧力を制
御し、型内圧力が所定値に達した後には、型内圧検出手
段によって検出される型内圧力が圧力波形パターンに一
致するように射出圧力を制御する制御手段とを備え、制
御手段は、射出圧力を速度波形パターンに基づいて制御
する間、演算手段の演算値が所定範囲から逸脱した際
に、射出圧力を圧力波形パターンに基づいて制御する
間、型内圧検出手段によって検出された型内圧力が所定
の型内圧下限値を下回った際に、それぞれ、型内圧セン
サの異常とみなして射出ユニットを停止させることを特
徴とする。

【００１８】また、制御手段は、スクリュ移動量検出手
段の検出値に基づいて、射出スクリュに対して予め定め
られた最大前進位置よりも更に前方に定められたスクリ
ュ前進限界位置まで射出スクリュが達したと判定した際
に、射出ユニットを停止させることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による射
出成形方法及び射出成形装置の好適な実施形態について
詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明による射出成形装置を示す
概略構成図である。同図に示す射出成形装置１は、所望
の形状に賦形された樹脂製品を得るための可動金型２及
び固定金型３を備える。可動金型２は、型締装置の可動
盤（図示せず）に固定されており、固定金型３は、型締
装置の固定盤（図示せず）に固定されている。この射出
成形装置１を用いて樹脂製品を製造する際には、図示し
ない型締シリンダを作動させ、可動盤と固定盤とを型締
めする。これにより、可動金型２と固定金型３とによっ
てキャビティ４が形成される。

【００２１】図１に示すように、固定金型３には、いわ
ゆる、インラインスクリュ形式の射出ユニット５に含ま
れる射出シリンダ（加熱シリンダ）６が接続されてい
る。これにより、可動金型２と固定金型３とによって形
成されるキャビティ４内には、射出ユニット５からゲー
トＧを介して溶融樹脂を射出注入することができる。射
出シリンダ６は、ユニット本体７から延出されており、
その内部には、射出スクリュ８が配されている。射出ス
クリュ８には、連結軸９が接続されており、この連結軸
９は、ユニット本体７の側方（図中右側）に配置された
スクリュ回転モータ１０の回転軸に接続されている。ス
クリュ回転モータ１０は、ユニット本体７に対してスラ
イド自在に取り付けられている。

【００２２】また、連結軸９には、ピストン１１が固定
されており、このピストン１１は、ユニット本体７に形
成されたシリンダ内腔部７ａ内に位置する。シリンダ内
腔部７ａには、供給側と戻り側とが一対になった油圧配
管１２が接続されており、油圧配管１２は、サーボバル
ブ１４を介して油圧ポンプ１５に接続されている。これ
により、油圧ポンプ１５からサーボバルブ１４及び油圧
配管１２を介してシリンダ内腔部７ａ内に作動油を供給
すれば、ピストン１１を介して射出スクリュ８を前進又
は後退させることができる。このように、ピストン１１
とシリンダ内腔部７ａとは、射出用油圧シリンダＣとし
て機能する。サーボバルブ１４と油圧ポンプ１５との間
には、リリーフ弁１６が配されている。

【００２３】油圧配管１２の供給側には、流通する作動
油の圧力（射出用油圧シリンダＣの油圧力）を検出する
圧力センサ１７（射出圧検出手段）が備えられている。
ここで、圧力センサ１７によって検出される射出用油圧
シリンダＣの油圧力は、射出シリンダ６における射出圧
力Ｐｈに比例するものである。また、射出ユニット５に
は、射出スクリュ８の移動量を検出するスクリュ移動量
センサ（スクリュ移動量検出手段）１８が設けられてい
る。スクリュ移動量センサ１８は、連結軸９に固定され
た被検出体を介して、射出スクリュ８の原点位置からの
移動量（ストローク）を電気的、磁気的又は光学的に検
出するものである。

【００２４】更に、キャビティ４に対しては、キャビテ
ィ４内の型内圧力Ｐｃ、すなわち、ゲートＧ近傍におけ
る溶融樹脂の圧力（型内圧力Ｐｃ）を検出する型内圧セ
ンサ１９（型内圧検出手段）が設けられている。すなわ
ち、可動金型２には、流路２ａが形成されており、この
流路２ａの一端は、固定金型３に形成されているゲート
Ｇの近傍でキャビティ４と連通する。型内圧センサ１９
は、流路２ａの他端に配置されており、ゲートＧの近傍
から流路２ａ内に流入する溶融樹脂の圧力を型内圧力Ｐ
ｃとして検出する。

【００２５】上述した射出ユニット５の制御は、制御装
置２０によって行なわれる。制御装置２０は、図２に示
すように、制御・演算処理のためのプログラムを予め記
憶させたＲＯＭ２１ａと、制御・演算の際に各種データ
を記憶するＲＡＭ２１ｂとを内蔵するＣＰＵ２１を含
む。ＣＰＵ２１は、射出ユニット５のスクリュ回転モー
タ１０及びサーボバルブ１４と、それぞれ、電力ライ
ン、信号ラインを介して接続されており、所定のプログ
ラムに従って両者を制御する。同様に、このＣＰＵ２１
には、圧力センサ１７、スクリュ移動量センサ１８、及
び、型内圧センサ１９が、それぞれ、信号ラインを介し
て接続されている。各センサ１７〜１９は、それぞれ、
検出値を示す信号をＣＰＵ２１に与える。

【００２６】制御装置２０には、ＣＰＵ２１に接続され
た波形パターン記憶手段（メモリ）２２が含まれる。こ
の波形パターン記憶手段２２には、溶融樹脂の充填中に
おける射出スクリュ８の前進速度の変動条件として予め
定められた速度波形パターンと、主として充填後におけ
る型内圧力Ｐｃの変動条件として予め定められた圧力波
形パターンとが記憶されている。この射出成形装置１で
は、速度波形パターンとして、射出スクリュ８の移動量
が略比例的に変化するように射出スクリュ８の前進速度
を略一定に保つパターンが用いられる（図５参照）。ま
た、圧力波形パターンとしては、型内圧力Ｐｃを一定の
時間だけ基準圧力Ｐｓに維持するパターンが用いられる
（図４参照）。速度波形パターン及び圧力波形パターン
としては、樹脂製品の形状、サイズ等に応じて、様々な
パターンを採用可能である。

【００２７】また、ＣＰＵ２１には、可変式の第１タイ
マ２４及び第２タイマ２５が接続されている。第１タイ
マ２４は、ＣＰＵ２１による速度波形パターンに基づい
た射出ユニット５の制御（定常充填工程）を開始させる
タイミングを設定するものであり、射出成形の開始と共
に起動され、その設定時間Ｔ１が経過すると所定の動作
信号をＣＰＵ２１に与える。また、第２タイマ２５は、
ＣＰＵ２１による圧力波形パターンに基づいた射出ユニ
ット５の制御（型内圧制御工程）を終了させるタイミン
グを設定するものであり、ＣＰＵ２１によって起動され
た後、その設定時間Ｔ２が経過すると所定の動作信号を
ＣＰＵ２１に与える。なお、第１タイマ２４及び第２タ
イマ２５の設定時間Ｔ１，Ｔ２は、成形品の形状、樹脂
材料の特性等に応じて任意に変更可能である。

【００２８】更に、ＣＰＵ２１には、基準データ記憶手
段（メモリ）２３が接続されている。この基準データ記
憶手段２３には、圧力波形パターンに基づく射出圧力Ｐ
ｈの制御を開始させる際に基準となる開始圧力Ｐssを示
すデータが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ２１は、
型内圧センサ１９によって検出される型内圧力Ｐｃが開
始圧力Ｐssに達した段階から圧力波形パターンに基づい
た射出圧力Ｐｈの制御を開始する。開始圧力Ｐssは、射
出成形装置１の実稼働に先立って行なわれる試し打ちの
結果等に基づいて予め定められる。

【００２９】また、この基準データ記憶手段２３には、
基準変動速度比Ｋｅを示すデータと、型内圧下限値Ｐｅ
を示すデータが記憶されている。基準変動速度比Ｋｅ
は、ＣＰＵ２１が速度変動パターンに基づいて射出圧力
Ｐｈを制御する間、型内圧センサ１９が正常に機能して
いるか否かを判定するための基準値として用いられる。
一方、型内圧下限値Ｐｅは、型内圧センサ１９が正常に
機能しているか否かを判定するために用いられる。この
型内圧下限値Ｐｅは、射出成形装置１の実稼働に先立っ
て行なわれる試し打ちの結果等に基づいて定められる。

【００３０】ここで、キャビティ４内に溶融樹脂を充填
する際、すなわち、速度変動パターンに基づいて射出ユ
ニット５の射出圧力Ｐｈを制御する間（定常充填工程の
間）は、射出圧力Ｐｈが上昇すれば、必然的に型内圧力
Ｐｃも上昇する。従って、射出圧力Ｐｈと型内圧力Ｐｃ
との間には、金型（キャビティ）の形状、樹脂材料の種
類・温度、射出速度等に依存する相関関係が成立する。
そして、定常充填工程中の任意の時間Ｔから微小時間△
ｔだけ経過した際に、型内圧力Ｐｃが△Ｐｃだけ変化
し、射出圧力Ｐｈ（油圧力）が△Ｐｈだけ変化したとす
ると、型内圧力Ｐｃの変動速度（変化量）と射出圧力Ｐ
ｈの変動速度（変化量）との比である変動速度比Ｋｔ
は、 Ｋｔ＝（△Ｐｃ／△ｔ）／（△Ｐｈ／△ｔ）…（１） として表される。

【００３１】この点を踏まえて、基準変動速度比Ｋｅ
は、次のようにして定められる。すなわち、基準変動速
度比Ｋｅを定めるに際しては、キャビティ４の形状、樹
脂材料の特性等に基づいて流動解析を行い、速度波形パ
ターンに従って射出ユニット５を制御した際における型
内圧力Ｐｃと射出圧力Ｐｈとを理論計算によって求め
る。更に、このようにして得られた型内圧力Ｐｃと射出
圧力Ｐｈの理論値から、変動速度比Ｋｔを、（１）式か
ら定常充填工程を行なう間の各時刻について算出する。
そして、所定の基準に従って、得られた各時刻について
の変動速度比Ｋｔの範囲から逸脱する値（下限値）を基
準変動速度比Ｋｅとして定める。

【００３２】なお、基準変動速度比Ｋｅは、射出成形装
置１の実稼働に先立って試し打ち等を行って型内圧力Ｐ
ｃと射出圧力Ｐｈとを実測し、良好な品質の成形品が得
られた場合における型内圧力Ｐｃ及び射出圧力Ｐｈの実
測値に基づいて算出してもよい。また、この射出成形装
置１では、ＣＰＵ２１における演算処理においては、射
出圧力Ｐｈに比例する射出用油圧シリンダＣの油圧力、
すなわち、圧力センサ１７によって検出される値が射出
圧力Ｐｈとして用いられ、基準変動速度比Ｋｅも、射出
用油圧シリンダＣの油圧力に基づいて定められる。

【００３３】更に、基準データ記憶手段２３には、射出
ユニットの射出スクリュ８に対して定められたスクリュ
前進限界位置Ｌｅを示すデータが記憶されている。すな
わち、一般に、射出ユニット５の射出スクリュ８に対し
ては、射出成形装置１によって製造する成形品に応じて
最大前進位置が定められるが、この射出成形装置１で
は、この最大前進位置よりも更に前方、かつ、射出スク
リュ８の全ストロークＬｔよりも短い位置にスクリュ前
進限界位置Ｌｅが定められており（図５参照）、射出ス
クリュ８がスクリュ前進限界位置Ｌｅを超えて前進する
ことはない。

【００３４】なお、制御装置２０には、図２に示すよう
に、入力装置２６と、出力装置２７とが含まれる。入力
装置２６は、テンキーを含むキーボード等からなり、出
力装置２７は、表示部、プリンタ等からなる。これら
は、速度波形パターン、圧力波形パターン、開始圧力Ｐ
ss、基準変動速度比Ｋｅ、型内圧下限値Ｐｅ、スクリュ
前進限界位置Ｌｅといった各種データの入力を行った
り、各センサ１７〜１９によって検出される射出圧力Ｐ
ｈ（油圧力）、型内圧力Ｐｃ等をモニタ等するために用
いられる。

【００３５】このような構成をもった射出成形装置１に
よれば、オーバーシュート現象を防止しながら、溶融樹
脂を高速で射出可能となり、型内圧力Ｐｃを全体的に低
下させると共にキャビティ内の圧力分布を均一に維持す
ることができる。従って、樹脂製品に、バリ、波うち、
ウェルドマーク、反り等が発生してしまうことを防止可
能となる。

【００３６】次に、図３〜図６を参照しながら、上述し
た射出成形装置１を使用して樹脂製品を製造する手順、
すなわち、本発明による射出成形方法について説明す
る。

【００３７】この場合、まず、型締装置を作動させて可
動金型２と固定金型３とを締結し、キャビティ４を形成
する。また、ホッパ６ａから射出シリンダ６内に所定の
樹脂材料を供給する。この段階で、制御装置２０のＣＰ
Ｕ２１は、スクリュ回転モータ１０を作動させると共
に、サーボバルブ１４に所定の動作信号を与えて射出成
形を開始させる。また、射出成形の開始と同時に、ＣＰ
Ｕ２１は、第１タイマ２４を起動させる。射出シリンダ
６内では、射出スクリュ８が回転することによって樹脂
材料が溶融する。また、射出ユニット５のシリンダ内腔
部７ａ（射出用油圧シリンダＣ）には、サーボバルブ１
４及び油圧配管１２を介して作動油が供給され、射出シ
リンダ６内で射出スクリュ８が前進する。これにより、
射出ユニット５から溶融樹脂がゲートＧを介してキャビ
ティ４内に注入されていく。

【００３８】この際、油圧配管１２の供給側を流通する
作動油の圧力（射出用油圧シリンダＣの油圧力）は、圧
力センサ１７によって検出され、圧力センサ１７から
は、検出値を示す信号がＣＰＵ２１に対して送出され
る。また、射出スクリュ８の原点位置からの移動量は、
スクリュ移動量センサ１８によって検出され、スクリュ
移動量センサ１８からは、検出値を示す信号がＣＰＵ２
１に対して送出される。更に、キャビティ４内の溶融樹
脂の圧力は、型内圧センサ１９によって型内圧力Ｐｃと
して検出され、型内圧センサ１９からは、検出値を示す
信号がＣＰＵ２１に対して送出される。

【００３９】第１タイマ２４は、その設定時間Ｔ１が経
過した段階（図３〜５における時刻Ｔａ）で、ＣＰＵ２
１に対して所定の動作信号を与える。ＣＰＵ２１は、第
１タイマ２４から信号を受け取ると、波形パターン記憶
手段２２から速度波形パターンを読み出し、射出スクリ
ュ８の前進速度が当該速度波形パターンに一致するよう
に（この場合、射出スクリュ８の前進速度が略一定にな
るように）射出ユニット５の射出圧力Ｐｈを制御する
（定常充填工程）。

【００４０】すなわち、ＣＰＵ２１は、スクリュ移動量
センサ１８から受け取った信号に基づいて射出スクリュ
８の前進速度を算出し、算出した射出スクリュ８の前進
速度と、波形パターン記憶手段２２から読み出した速度
波形パターンに示されている前進速度の目標値との偏差
を演算する。そして、ＣＰＵ２１は、圧力センサ１７か
ら受け取った信号に示される値に基づいて、算出した前
進速度と目標値との偏差をゼロにするための動作信号を
サーボバルブ１４に対して与える。

【００４１】これにより、射出スクリュ８の前進速度が
波形パターン記憶手段２２に記憶されている速度波形パ
ターンに一致するように、射出ユニット５の射出圧力Ｐ
ｈが制御（フィードバック制御）されることになる。こ
の結果、射出ユニット５の射出圧力Ｐｈ（射出用油圧シ
リンダＣの油圧力）は、図３に示すように略比例的に増
加し、キャビティ４内には、射出ユニット５から溶融樹
脂が定常的に充填される。そして、キャビティ４内の型
内圧力Ｐｃも、図４に示すように、射出圧力Ｐｈとの相
関関係を保ちながら徐々に増加する。

【００４２】ＣＰＵ２１は、型内圧センサ１９から受け
取った信号に基づいて、型内圧力Ｐｃが所定の開始圧力
Ｐssに達したと判定した段階で（図４における時刻Ｔ
ｂ）、第２タイマ２５を起動すると共に、速度波形パタ
ーンに基づいた射出ユニット５の制御、すなわち、定常
充填工程を終了させる。そして、ＣＰＵ２１は、波形パ
ターン記憶手段２２から圧力波形パターンを読み出し、
キャビティ４内の型内圧力Ｐｃが当該圧力波形パターン
に一致するように（この場合、型内圧力Ｐｃが基準圧力
Ｐｓに一致するように）射出ユニット５の射出圧力Ｐｈ
を制御する（型内圧制御工程）。

【００４３】すなわち、ＣＰＵ２１は、型内圧センサ１
９から受け取った信号に示される型内圧力Ｐｃと、波形
パターン記憶手段２２から読み出した圧力波形パターン
に示されている型内圧力Ｐｃの目標値（基準圧力Ｐｓ）
との偏差を演算する。そして、ＣＰＵ２１は、圧力セン
サ１７から受け取った信号に示される値に基づいて、検
出された型内圧力Ｐｃと目標値との偏差をゼロにするた
めの動作信号をサーボバルブ１４に対して与える。

【００４４】これにより、キャビティ４内の型内圧力Ｐ
ｃが波形パターン記憶手段２２に記憶されている圧力波
形パターンに一致するように、射出ユニット５の射出圧
力Ｐｈが制御（フィードバック制御）されることにな
る。ＣＰＵ２１は、第２タイマ２５の設定時間Ｔ２が経
過した段階、すなわち、第２タイマ２５から動作信号を
受け取った段階で（図４における時刻Ｔｃ）、圧力波形
パターンに基づいた射出ユニット５の射出圧力Ｐｈの制
御（型内圧制御工程）を終了させる。

【００４５】ここで、定常充填工程及び型内圧制御工程
の間に、キャビティ４内の型内圧力Ｐｃを検出する型内
圧センサ１９に断線等の故障が発生し、型内圧力Ｐｃを
誤って検出したり、検出不能となったりするおそれがあ
る。この場合、射出ユニット５を制御する制御装置２０
のＣＰＵ２１は、型内圧力Ｐｃがゼロに近いと判定し
て、型内圧力Ｐｃを急速に回復させるべく射出圧力Ｐｈ
が増大するように射出ユニット５を制御することにな
り、これに伴って、キャビティ４内の型内圧力Ｐｃも急
速に上昇してしまう。そして、型内圧力Ｐｃが極端に上
昇してしまうと、金型が破損したり、キャビティ４内か
ら溶融樹脂が漏洩したりするといったトラブルを招くお
それがある。

【００４６】そこで、次に、図６を参照しながら、射出
成形装置１において型内圧センサ１９が正常に機能して
いるか否かを判定する方法について説明する。

【００４７】この場合、制御装置２０のＣＰＵ２１は、
第１タイマ２４がタイムアップし、速度波形パターンに
基づく射出圧力Ｐｈの制御を開始した段階から、成形工
程が定常充填工程であると認識している間（Ｓ１０）、
圧力センサ１７から受け取った信号と、型内圧センサ１
９から受け取った信号とに基づいて、型内圧力Ｐｃの変
化量と射出圧力Ｐｈの変化量との比、すなわち、上記
（１）式によって表される変動速度比Ｋｔを各時刻ごと
に演算する（Ｓ１２）。

【００４８】変動速度比Ｋｔを算出したＣＰＵ２１は、
当該演算値と基準データ記憶手段２３に記憶されている
基準変動速度比Ｋｅとを比較し（Ｓ１４）、算出した変
動速度比Ｋｔが基準変動速度比Ｋｅを上回っていると判
定した際には、再度、Ｓ１０に戻る。そして、速度波形
パターンに基づく射出圧力Ｐｈの制御を終了させるまで
の間、すなわち、型内圧センサ１９によって検出される
型内圧力Ｐｃが開始圧力Ｐssに達するまでの間、Ｓ１２
及びＳ１４における処理を繰り返す。

【００４９】一方、ＣＰＵ２１は、Ｓ１４にて、型内圧
力Ｐｃの変化量と射出圧力Ｐｈの変化量との比である変
動速度Ｋｔが所定範囲から逸脱したと判定した際、すな
わち、変動速度比Ｋｔが基準変動速度比Ｋｅを下回った
と判定した際には、型内圧センサ１９に異常が発生した
とみなす。そして、この場合、ＣＰＵ２１は、射出ユニ
ット５の射出用油圧シリンダＣに対する作動油の供給が
停止されるようにサーボバルブ１４に対して所定の動作
信号を与えて、射出ユニット５を停止させる（Ｓ１
８）。

【００５０】これにより、定常充填工程中に、型内圧セ
ンサ１９の誤検出、検出不能に起因する型内圧力Ｐｃの
異常な上昇を確実に防止可能となる。すなわち、定常充
填工程の間は、射出圧力Ｐｈが上昇すれば、必然的に型
内圧力Ｐｃも上昇し、射出圧力Ｐｈと型内圧力Ｐｃとの
間には、キャビティ４の形状、樹脂材料の種類・温度、
射出速度等に依存する相関関係が成立する。このため、
射出成形装置１が正常に作動していれば、変動速度比Ｋ
ｔも、速度波形パターン等に基づく適性な範囲内に収ま
るはずである。従って、型内圧力Ｐｃの変化量と射出圧
力Ｐｈの変化量との比である変動速度比Ｋｔが本来ある
べき範囲から逸脱しているか否か、つまり、基準変動速
度比Ｋｅを上回っているか否かということを監視すれ
ば、射出圧力Ｐｈが未だ高くなっていないことに起因し
て型内圧力Ｐｃが低い場合と、射出ユニット５自体は正
常に機能しているにも拘わらず型内圧センサ１９の故障
等に起因して型内圧力Ｐｃが低いと認識された場合とを
区別可能となる。

【００５１】また、ＣＰＵ２１は、Ｓ１０にて、成形工
程が型内圧制御工程に移行したこと、すなわち、型内圧
センサ１９によって検出される型内圧力Ｐｃが開始圧力
Ｐssに達したと判定すると、Ｓ１６における処理を開始
する。この場合、ＣＰＵ２１は、型内圧力Ｐｃが圧力波
形パターンに一致するように射出圧力Ｐｈを制御すると
もに、型内圧センサ１９によって検出される型内圧力Ｐ
ｃが基準データ記憶手段２３に記憶されている型内圧下
限値Ｐｅを上回っているか否かを判定する。Ｓ１６に
て、型内圧力Ｐｃが型内圧下限値Ｐｅを上回っていると
判定したＣＰＵ２１は、型内圧制御工程が終了したか否
か、すなわち、第２タイマ２５がタイムアップしたか否
かを判定し（Ｓ２０）、型内圧制御工程を終了させるま
での間、型内圧力Ｐｃと型内圧下限値Ｐｅとの比較処理
を行う（Ｓ１６）。

【００５２】一方、ＣＰＵ２１は、Ｓ１６にて、型内圧
力Ｐｃが型内圧下限値Ｐｅを下回ったと判定した際には
（図４における二点鎖線参照）、型内圧センサ１９に異
常が発生したとみなす。そして、この場合、ＣＰＵ２１
は、射出ユニット５の射出用油圧シリンダＣに対する作
動油の供給が停止されるようにサーボバルブ１４に対し
て所定の動作信号を与えて、射出ユニット５を停止させ
る（Ｓ１８）。これにより、型内圧制御工程中に、型内
圧センサ１９の故障等に起因する型内圧力Ｐｃの異常な
上昇を確実に防止可能となる。すなわち、型内圧制御工
程の間は、キャビティ４内の型内圧力Ｐｃは、図４に示
すように、十分に上昇しており、比較的安定して推移す
る。従って、この場合、型内圧力Ｐｃの変化を監視すれ
ば、射出ユニット５自体は正常に機能しているにも拘わ
らず型内圧センサ１９の故障等に起因して型内圧力Ｐｃ
が低いと認識される事態を判別可能となる。

【００５３】ＣＰＵ２１による型内圧センサ１９が正常
に機能しているか否かの判定は、型内圧制御工程が終了
した段階、すなわち、第２タイマ２５がタイムアップし
た段階で終了される（Ｓ２０）。なお、制御装置２０
（ＣＰＵ２１）による型内圧制御工程が終了すると、キ
ャビティ４内の樹脂に対しては、所定の冷却工程が施さ
れる。可動金型２及び固定金型３は、定常充填工程、型
内圧制御工程、並びに、冷却工程の際には、図示しない
型締装置によって締結（加圧）されている。そして、樹
脂製品の冷却が完了すると、型締圧が降圧させられ、金
型２及び３が開かれた後、所望形状に賦形された樹脂製
品が取り出される。

【００５４】このように、射出成形装置１における射出
成形方法によれば、定常充填工程及び型内圧制御工程の
双方において、型内圧力Ｐｃの異常な上昇を簡易かつ確
実に防止可能となり、かつ、金型２，３の破損といった
ようなトラブルを未然に回避することができる。

【００５５】加えて、この射出成形装置１では、射出ス
クリュ８に対して予め定められる最大前進位置よりも更
に前方にスクリュ前進限界位置Ｌｅ（図５参照）が定め
られている。すなわち、ＣＰＵ２１は、射出成形が開始
されてから終了するまので間、スクリュ移動量センサ１
８から受け取った信号に示される射出スクリュ８の原点
位置からの移動量と、スクリュ前進限界位置Ｌｅとを比
較する。そして、射出スクリュ８がスクリュ前進限界位
置Ｌｅに達したと判定した場合、ＣＰＵ２１は、射出ユ
ニット５の射出用油圧シリンダＣに対する作動油の供給
が停止されるようにサーボバルブ１４に対して所定の動
作信号を与えて、射出ユニット５を停止させる。

【００５６】これにより、射出スクリュ８は、予め定め
られたスクリュ前進限界位置Ｌｅを超えて前進すること
はない。この結果、この射出成形装置１では、型内圧力
Ｐｃが極端に上昇してしまうことを極めて確実に防止可
能となり、かつ、金型２，３の破損といったようなトラ
ブルを未然に回避することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明による射出成形方法及び射出成形
装置によれば、次のような効果を得る。すなわち、速度
波形パターンに基づいた定常充填工程の間は、型内圧力
の変化量と射出圧力の変化量との比が所定範囲から逸脱
した際に、また、圧力波形パターンに基づいた型内圧制
御工程の間は、型内圧力が所定の型内圧下限値を下回っ
た際に、それぞれ、型内圧センサの異常とみなして射出
ユニットを停止させることにより、型内圧力の異常な上
昇を簡易かつ確実に防止でき、かつ、金型の破損といっ
たようなトラブルを未然に回避することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出成形装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１に示した射出成形装置の制御ブロック図で
ある。

【図３】射出ユニットの射出圧力が時間的に変化する状
態を示す図表である。

【図４】キャビティ内の型内圧力が時間的に変化する状
態を示す図表である。

【図５】射出スクリュの移動量が時間的に変化する状態
を示す図表である。

【図６】型内圧センサ１９が正常に機能しているか否か
を判定する手法を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１…射出成形装置、２…可動金型、３…固定金型、４…
キャビティ、５…射出ユニット、６…射出シリンダ、８
…射出スクリュ、１０…スクリュ回転モータ、１２…油
圧配管、１４…サーボバルブ、１７…圧力センサ、１８
…スクリュ移動量センサ、１８…スクリュ移動量セン
サ、１９…型内圧センサ、２０…制御装置、２１…ＣＰ
Ｕ、２２…波形パターン記憶手段、２３…基準データ記
憶手段、２４…第１タイマ、２５…第２タイマ、Ｃ…射
出用油圧シリンダ、Ｇ…ゲート、Ｋｅ…基準変動速度
比、Ｋｔ…変動速度比、Ｌｅ…スクリュ前進限界位置、
Ｐｃ…型内圧力、Ｐｅ…型内圧下限値、Ｐｈ…射出圧
力、基準圧力…Ｐｓ、Ｐss…開始圧力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 貴司 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 五十嵐 政明 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 篠原 謙一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 目方 秀一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井戸 正紀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AM22 AP022 AP035 AP062 AR022 AR035 AR072 AR082 JA07 JD03 JL02 JM04 JM05 JN11 JP01 JP11 JP14 JP15 JP22

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出スクリュを含む射出ユニットから金
   型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能であると共
   に、前記キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧セン
   サをもった射出成形装置を用いて所望の成形品を製造す
   る射出成形方法において、 前記キャビティ内への樹脂注入を開始してから前記型内
   圧力が所定値に達するまでの間、前記射出スクリュの前
   進速度が予め定めた速度波形パターンに一致するように
   前記射出ユニットの射出圧力を制御しながら前記キャビ
   ティ内に前記溶融樹脂を充填する定常充填工程と、 前記型内圧力が前記所定値に達した後に、前記型内圧力
   が予め定めた圧力波形パターンに一致するように前記射
   出ユニットの射出圧力を制御する型内圧制御工程とを含
   み、 前記定常充填工程の間は、前記型内圧力の変化量と前記
   射出圧力の変化量との比が所定範囲から逸脱した際に、
   前記型内圧制御工程の間は、前記型内圧力が所定の型内
   圧下限値を下回った際に、それぞれ、前記型内圧センサ
   の異常とみなして前記射出ユニットを停止させることを
   特徴とする射出成形方法。
2. 【請求項２】 前記射出スクリュに対して予め定められ
   る最大前進位置よりも更に前方にスクリュ前進限界位置
   を定めておき、前記射出スクリュが前記スクリュ前進限
   界位置まで達した際には、前記射出ユニットを停止させ
   ることを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
3. 【請求項３】 射出スクリュを含む射出ユニットから金
   型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入して所望の成形
   品を製造可能な射出成形装置において、 前記キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧検出手段
   と、 前記射出ユニットの射出圧力を検出する射出圧検出手段
   と、 前記射出スクリュの移動量を検出するスクリュ移動量検
   出手段と、 前記射出スクリュの前進速度の変動条件として予め定め
   られた速度波形パターンと、前記型内圧力の変動条件と
   して予め定められた圧力波形パターンとを記憶する波形
   パターン記憶手段と、 前記型内圧検出手段の検出値と前記射出圧検出手段の検
   出値とに基づいて、前記型内圧力の変化量と前記射出圧
   力の変化量との比を演算する演算手段と、 前記キャビティ内への樹脂注入を開始してから前記型内
   圧力が所定値に達するまでの間、前記スクリュ移動量検
   出手段の検出値に基づいて、前記射出スクリュの前進速
   度が前記速度波形パターンに一致するように前記射出圧
   力を制御し、前記型内圧力が前記所定値に達した後に
   は、前記型内圧検出手段によって検出される前記型内圧
   力が前記圧力波形パターンに一致するように前記射出圧
   力を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記射出圧力を前記速度波形パターン
   に基づいて制御する間、前記演算手段の演算値が所定範
   囲から逸脱した際に、前記射出圧力を前記圧力波形パタ
   ーンに基づいて制御する間、前記型内圧検出手段によっ
   て検出された前記型内圧力が所定の型内圧下限値を下回
   った際に、それぞれ、前記型内圧センサの異常とみなし
   て前記射出ユニットを停止させることを特徴とする射出
   成形装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記スクリュ移動量検
   出手段の検出値に基づいて、前記射出スクリュに対して
   予め定められた最大前進位置よりも更に前方に定められ
   たスクリュ前進限界位置まで前記射出スクリュが達した
   と判定した際に、前記射出ユニットを停止させることを
   特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。